Законы кирхгофа простыми словами: определение для электрической цепи

Вопросы к теме

1.Какие цепи постоянного тока? Какие источники относятся к источникам постоянного тока? Как обозначаются ток, напряжение и ЭДС постоянного тока?

2. Что такое внешняя характеристика источника тока? Каковы внешние характеристики идеального и реального источника.

3. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.

4. Как составляют уравнения по первому и второму законам Кирхгофа?

5. Какое количество уравнений следует составлять по первому закону Кирхгофа, какое количество – по второму, если цепь содержит q – число узлов и n – число ветвей.

6. Каковы свойства параллельного и последовательного соединения резисторов?

7. Работа электрического тока и мощность. Как составляется баланс мощностей?

8. Какие элементы цепи нелинейные? Каковы их характеристики и параметры. Уметь находить дифференциальное и статическое сопротивление.

9. Как производится расчет нелинейной цепи графическим методом в случаях последовательного и параллельного соединений?

3.1. Синусоидальные ток, напряжение, эдс

Промышленный ток изменяется по гармоническому закону, также как изменяются Э.Д.С. и напряжения:

i

= Im sin t или i = Im cos (t + ψi)……………………………..

e = Em sin

t или e = Em cos (t + ψe) …………………

u =Um sin

t или u = Um cos (t + ψu)…………………

где i

, е, u – мгновенные значения тока, э.д.с. и напряжения соответственно;

Im , Em , Um — амплитудные (максимальные) значения тока, э.д.с. и напряжения;

= 2πƒ – угловая (круговая) частота;

ψi,ψu,ψe – начальные фазы, измеряются в радианах иногда градусах, важны при нахождении соотношений между различными синусоидальными величинами.

Отметим, что в цепи синусоидального тока сказывается действие катушек, которые характеризуются основным параметром – индуктивностью (L) – мерой запасов в цепи энергии магнитного поля. Кроме того, здесь проявляется элементы запасающие энергию электрического поля – конденсаторы, обладающие параметром – емкостью (С).

3.2. Среднее и действующее значение переменного тока.

Среднее значение переменного тока равно величине постоянного тока, при котором через поперечное сечение проводника проходит такое же количество электричества, что и при переменном токе. Обозначается среднее значение тока, напряжения и ЭДС соответственно

, на среднее значение тока реагируют приборы магнитоэлектрической системы.

Определяются средние значения по формулам:

…………………………………………………………… , .

Эффективным или действующим значением переменного тока называется такой ток, который за одинаковый промежуток времени выделит в одном и том же проводнике такое же количество теплоты, что и данный переменный ток. Определяется действующее значение переменного тока, напряжения и ЭДС по формулам:

, , .

Практическое значение действующего значения велико.

1. Его регистрируют большинство измерительных приборов (с электромагнитной, динамической, ферродинамической и др. измерительными системами).
2. Шкалы всех приборов градуируются для отсчета действующего значения

StudFiles.ru

Виды и особенности работы

Дифференциальная защита является одним из видов релейной защиты, которая отличается абсолютной селективностью и очень высокой скоростью срабатывания. Существуют такие виды дифзащиты: поперечная и продольная. Выбор соответствующей дифзащиты зависит напрямую от ситуации, а для того чтобы уметь безошибочно ее применять, необходимо знать, в каких случаях она применяется, принцип действия, а также основные недостатки и ограничения.

Продольная защита

Продольную дифзащиту необходимо устанавливать в роли основной для защиты мощных трансформаторов и автотрансформаторов.

Основные требования:

1. Одиночные трансформаторы и автотрансформаторы с мощностью от 6300 кВА.
2. Параллельно работающие трансформаторы и автотрансформаторы с мощностью от 4000 кВа.
3. Надежная и помехозащищенная линия связи между 2-мя трансформаторами.
4. Трансформаторы и автотрансформаторы с мощность от 1000 кВА (токовая отсечка не может добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах с высоким напряжением, при этом максимальная защита должна быть не более 0,5 секунд).

Схема 1 — Продольная дифзащита трансформатора:

Принцип действия дифзащиты сводится к сравнению значений токов фаз, протекающиех по защищенным участкам соответствующих линий. Применяются трансформаторы тока, которые служат для измерения силы тока на защищенном участке цепи. Вторичные обмотки этих трансформаторов соединены с токовыми реле, в результате на обмотку реле попадает разница токов.

При нормальной работе разность значения токов в цепи токового реле будет равна нулю. Однако при коротком замыкании в обмотку реле поступит не разница, а сумма токов. Контакты реле замыкаются, и выдается команда на полное отключение поврежденного участка цепи.

Однако это все прекрасно работает только в теории. В реальном случае через обмотку токового реле будет протекать ток, который не равен нулю. Этот ток называется током небаланса.

Основные причины появления тока небаланса на обмотке токового реле:

1. Характеристики трансформаторов тока чаще имеют немного разные характеристики. На предприятии-изготовителе их выпускают попарно, предварительно проверяют и подгоняют их характеристики (изменение количества витков обмоток для соблюдения соответствия коэффициента трансформации трансформатора, который необходимо защитить).
2. Возникновение намагничивающего тока, который появляется в обмотках защищенного трансформатора. В нормальном режиме значение этого тока достигает до 5% от номинального . При холостом ходе трансформатора этот ток на непродолжительное время может превышать значение номинального в несколько раз.
3. Разные соединения первичной и вторичной обмоток трансформатора (звезда и треугольник). В этой интерпретации вектора токов в первичной и вторичной обмотках будут смещены на 30 градусов, что затруднит подбор количества витков. Это легко компенсировать с помощью соединения обмоток должным образом (на стороне звезды соединяют треугольником, а на стороне треугольника — звездой).

Необходимо учесть, что современные устройства, построенные на базе микропроцессоров, способны компенсировать самостоятельно и для этого нужно просто указать в настройках этого устройства.

Поперечная защита

Применяется только на высоковольтных линия. Поперечная дифференциальная защита выбирает и обесточивает одну поврежденную линию.

Она состоит из токового реле направления мощности, которое подключается, как и в продольной дифзащите, с соответствующего участка на разность токов.

Ток подается на реле через последовательно соединенные контакты для автоматического вывода защиты при отключении проблемной линии, во избежание ее действия при КЗ (коротком замыкании). Вращающий момент у реле направления мощности зависит напрямую от тока, напряжения, а также от угла между этими векторными величинами.

При коротком замыкании значение тока на одной из линий будет больше, чем на другой, и ток в реле будет иметь такое же направление, как и в первой линии. Следовательно, реле замкнет свой контакт (силы тока будет достаточно для притягивания сердечника), и дифзащита отключит линию с большим значением тока. То же самое произойдет и при повешении значения номинального тока во второй линии, но разомкнется уже другая контакторная группа.

Схема 2 — Поперечная дифзащита трансформатора

Принцип действия поперечной защиты примерно такой же, как и у продольной, но есть главное отличие: трансформаторы тока следует установить на концы отдельных линий, которые подключены к данному участку.

Что такое дифференциальный ток?

Дифференциальный ток – это сумма тока утечки и тока замыкания на землю. Если установлено ВДТ, то дифференциальный ток – это разница токов по фазному и нейтральному току ВДТ.

Официально (ГОСТ тот же, п.3.2.3): дифференциальный ток – это “действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи ВДТ”.

Таким образом дифференциальный ток IΔ, который может вызвать срабатывание ВДТ, будет складываться из двух составляющих: тока утечки и тока замыкания на землю. Он никогда не равен нулю, поскольку “фоновый” ток утечки присутствует всегда. И он может резко увеличиться, если появится ток замыкания на землю.

Принцип действия устройства дифференциального тока

Рис. 4.1 – Функционирование дифференциального трансформатора устройства защитного отключения

Рассмотрим нормальный режим электрической цепи, при котором отсутствуют какие-либо повреждения основной изоляции опасных токоведущих частей и нет замыкания на землю. В обоих проводниках главной цепи устройства защитного отключения протекают электрические токи, равные по своему абсолютному значению току нагрузки Iн. Электрические токи I1 и I2, протекающие в первичных обмотках дифференциального трансформатора, направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению. Сумма указанных электрических токов равна нулю. Магнитные потоки Ф1 и Ф2, создаваемые электрическими токами I1 и I2 в сердечнике дифференциального трансформатора, также направлены навстречу друг другу и равны между собой по абсолютному значению. Магнитные потоки Ф1 и Ф2 взаимно компенсируют друг друга. Поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора равен нулю. В результате этого абсолютная величина электрического тока Iр, который может протекать в электрической цепи, подключенной ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет равна нулю. При указанных условиях расцепитель дифференциального тока, который подключен ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, не может сработать. Поэтому в нормальном режиме электрической цепи устройство защитного отключения не размыкает контакты своей главной цепи и, следовательно, не отключает присоединенные к нему внешние электрические цепи. Рассмотрим аварийный режим электрической цепи, возникший в результате повреждения основной изоляции опасной токоведущей части и ее замыкания на землю. В аварийном режиме по одному из проводников главной цепи УЗО помимо тока нагрузки Iн протекает ток замыкания на землю Iз. Поэтому абсолютное значение электрического тока, протекающего в одной из первичных обмоток дифференциального трансформатора, превышает абсолютное значение электрического тока, который протекает в другой его первичной обмотке. Сумма электрических токов в проводниках главной цепи устройства защитного отключения будет отлична от нуля. Магнитные потоки Ф1 и Ф2 в сердечнике дифференциального трансформатора, прямо пропорциональные электрическим токам I1 и I2, не равны между собой по абсолютному значению. Они не могут компенсировать друг друга и поэтому суммарный магнитный поток в сердечнике дифференциального трансформатора отличен от нуля. Абсолютная величина электрического тока Iр, который протекает в электрической цепи, подключенной ко вторичной обмотке дифференциального трансформатора, также будет больше нуля. В указанных условиях расцепитель дифференциального тока может сработать под воздействием электрического тока Iр, побуждая устройство защитного отключения разомкнуть свои главные контакты и отключить присоединенные к нему внешние электрические цепи. В трехфазных электрических цепях применяют трех- и четырехполюсные устройства защитного отключения, которые оснащены дифференциальными трансформаторами, имеющими соответственно три и четыре первичные обмотки. Эти дифференциальные трансформаторы функционируют так же, как и дифференциальный трансформатор двухполюсного УЗО. Векторные суммы электрических токов, протекающих в главных цепях УЗО, они определяют с учетом запаздывания и опережения по фазе электрических токов в проводниках, подключенных к УЗО.

голоса

Рейтинг статьи

дифференциальный ток

3.2.3 дифференциальный ток (I): Действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи ВДТ (выраженное в среднеквадратичном значении).

3.2.3 дифференциальный ток (ID): Действующее значение векторной суммы токов, протекающих в первичной цепи АВДТ (выраженная в среднеквадратичном значении).

Алгебраическая сумма значений электрических токов во всех токоведущих проводниках в одно и то же время в данной точке электрической цепи электрической установки.

20.29 дифференциальный ток: Алгебраическая сумма значений электрических токов всех токоведущих проводников, находящихся под напряжением, в одно и то же время в данной точке электрической цепи в электроустановке.

Примечание – Определение термина «дифференциальный ток» в МЭК 60050-826 сформулировано для электрической цепи. Через главную цепь устройства дифференциального тока, защищающего электрическую цепь, проходят все ее проводники, находящиеся под напряжением, вследствие чего дифференциальный ток, появляющийся в электрической цепи, будет равен дифференциальному току, определяемому устройством дифференциального тока.

3.2.3 дифференциальный ток (I_D) (residual current (I_D)): Действующее значение векторной суммы мгновенных значений токов, протекающих в главной цепи АВДТ.

Смотри также родственные термины:

3.2.1 дифференциальный ток ( I_Δ) (residual current (I_Δ)): Действующее значение векторной суммы мгновенных значений токов, протекающих в главной цепи УЗО.

20.28 дифференциальный ток (обозначение I_Δ): Среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока.

Примечание – Определение термина «дифференциальный ток» в МЭК 60050-442 сформулировано для устройства дифференциального тока.

3.2.6 дифференциальный ток АВДТ ( I_Dt) (residual current (I_Dt) of an RCBO): Значение дифференциального тока, который ниже нижнего предела диапазона токов мгновенного расцепления для АВДТ типов В, С или D (см. сноску *** к таблице 2).

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое “дифференциальный ток” в других словарях:

дифференциальный ток — Алгебраическая сумма значений электрических токов во всех токоведущих проводниках в одно и то же время в данной точке электрической цепи электрической установки Примечание Определение термина «дифференциальный… … Справочник технического переводчика

дифференциальный ток — rus дифференциальный ток (м), ток (м) небаланса; аварийный ток (м) eng differential current fra courant (m) différentiel, courant (m) de dérivation, courant (m) de déséquilibre deu Fehlerstrom (m) spa corriente (f) diferencial, corriente (f) de… … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

дифференциальный ток ( I_Δ) — 3.2.1 дифференциальный ток ( IΔ) (res >Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дифференциальный ток (в релейной защите) — дифференциальный ток Тематики релейная защита EN differential current … Справочник технического переводчика

дифференциальный ток аномального режима — Тематики релейная защита EN fault data for differential current … Справочник технического переводчика

дифференциальный ток небаланса — — Тематики электротехника, основные понятия EN spurious differential current … Справочник технического переводчика

дифференциальный ток (обозначение I_Δ) — 20.28 дифференциальный ток (обозначение IΔ): Среднеквадратическое значение векторной суммы токов, протекающих через главную цепь устройства дифференциального тока. Примечание Определение термина «дифференциальный ток» в МЭК 60050… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дифференциальный ток АВДТ ( — 3.2.6 дифференциальный ток АВДТ ( >Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

дифференциальный ток, выдерживающий короткое замыкание — 3.2.4.3 дифференциальный ток, выдерживающий короткое замыкание : Максимальная величина дифференциального тока, при которой обеспечивается функционирование УЗО ДП в установленных условиях и выше которой устройство может подвергнуться необратимым… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

отключающий дифференциальный ток — 3.2.4 отключающий дифференциальный ток: Значение дифференциального тока, вызывающего отключение ВДТ в заданных условиях эксплуатации (ток срабатывания). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

{SOURCE}

1. Продольная дифференциальная защита

1.1. Принцип действия

Дифференциальная защита силового трансформатора

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

• Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
• Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
• Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, первичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

Дифференциальная защита трёхфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y/Δ)

1.2. Область применения

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более, чем 0,5 с.

Действующее и среднее значения переменного тока и напряжения.

Среднее или среднеарифметическое значение Fcp

произвольной функции времениf (t )за интервал времениТ оп­ределяется по формуле :

Численно среднее значение Fср

равно высоте прямоугольника, равновели­кого по пло­щади фигуре, ограниченной кривойf (t ), осьюt и преде­лами интег­ри­рования 0 –Т (рис. 35).

Для синусоидальной функции среднее значение за полный период Т

(или за целое число полных периодов) равно нулю, так как площади положи­тельной и отрицательной по­луволн этой функции равны. Для переменного си­нусоидаль­ного напряжения определяют среднее по модулю значение за полный периодТ или среднее значение за половину периода (Т /2) между двумя нулевыми значе­ниями (рис. 36) :

Ucp = Um∙

sinwt dt = Um Аналогично получим для тока:

Действующее значение переменного напряжения определяется как средне­квадратичное значение функции за период :

i

Аналогично получим для тока:

Рис. 36

Количество энергии, выделяемое переменным током в резисторе R

за времяТ , по за­кону Джоуля будет равноW = =I2RT , а активная мощность соответственноР = = I 2R . Таким образом, количественные параметры электрической энергии на переменном токе (количество энергии, мощность) определяются действующими значениями напряженияU и токаI . По этой при­чине в электроэнергетике все тео­ретические расчеты и экспериментальные из­мерения принято выполнять для действую­щих значений токов и напряжений. В радиотехнике и в технике связи, наобо­рот, оперируют максимальными значе­ниями этих функций.

Приведенные выше формулы для энергии и мощности переменного тока полностью совпадают с аналогичными формулами для постоянного тока. На этом основании можно ут­верждать, что энергетически постоянному току экви­валентно действующее значение пере­менного тока.

studopedia.ru

Нормы и регламентирующие документы

В статье «Как выполняется тестирование УЗО в лабораторных условиях» мы уже приводили полный список стандартов, используемых для разработки методик проверки УЗО. Здесь же напомним, что эту документацию можно условно разбить на две группы:

• терминология, базовые нормативы и рекомендуемые методы испытаний;
• требования по организации процесса измерений.

В данном случае, нормативная информация изложена в стандартах:

• ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1-96) – для устройств контроля токов утечки без защиты от сверхтоков;
• ГОСТ Р 51327.1-2010 (МЭК 61009-1-2006) – для устройств контроля токов утечки со встроенной защитой от сверхтоков (то есть, для дифференциальных автоматов).

Организационные аспекты испытаний, в том числе и требования к уровню квалификации персонала, рассмотрены в ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41:2005).

Как мы уже упоминали во введении, в стандартах рассмотрены все конструктивные параметры устройств, проверка которых в режиме лабораторных проверок обычно не производится.

Так, в пунктах 8.5-8.10 ГОСТ Р 51326.1-99, в числе прочих, перечислены следующие направления проверок:

• стойкость к механическому удару и толчку;
• теплостойкость;
• устойчивость к аномальному нагреву и огню;
• проверка стойкости маркировки;
• контроль крутящего момента, с которым затянуты винтовые соединения.

Основная информация, на основании которой делаются экспертные заключения о результатах испытаний, опубликована в 9 разделе этого же стандарта.

Полный список испытаний приведен в заглавной таблице раздела.

Полный список испытаний

Но при разработке технологических карт для электролабораторий используют далеко не все перечисленные алгоритмы, а только те, которые непосредственно относятся к эксплуатационным характеристикам.

Чаще всего таковыми являются:

• проверка защиты от поражения электрическим током;
• контроль электроизоляционных свойств устройства;
• тестирование функциональных характеристик;
• контроль механической и коммутационной износостойкости.
• тестирование механизма свободного расцепления;
• проверка стабильности работы при возникновении кратковременных импульсов напряжения.

Отдельно отметим, что для электронных систем контроля, срабатывание которых зависит от наличия напряжения в контролируемой цепи, необходимо предусмотреть отдельный цикл проверки, отражающий поведение прибора при отсутствии напряжения (должно происходить автоматической отключение)

В ходе профилактических испытаний устройств защитного отключения основное внимание уделяется соответствию фактических время токовых характеристик их нормативным значениям

Источниками «эталонных» данных, с которыми сравниваются измеренные значения, являются перечисленные выше стандарты, а также эксплуатационная документация, поставляемая вместе с прибором.

Кроме этого, при измерениях ориентируются и на общие положения, сформулированные для данного класса приборов.

Так, базовое соотношение номинального тока утечки и номинального неотключающего тока должно быть таким, чтобы размыкание цепи гарантировано происходило при уровнях токов утечки не более 50% от рабочего значения In. То есть, если защитный диапазон УЗО равен 30 мА, то прибор считается исправным, если отключение осуществляется при токах утечки от 15 до 30 мА.

Второй важный параметр – время отключения, зависит от уровня коммутируемых токов и находится в диапазоне от 0.04 до 0.3 секунды.

Время отключения

Кроме электротехнических характеристик, существует ещё один важный параметр, часто игнорируемый при проведении испытаний. Это размеры зазоров между элементами контактных групп и токоведущими частями, проверка которых должна производиться в ходе визуального осмотра, также входящего в алгоритм тестирования.

Отклонение от этого размера легко не заметить, и в итоге это может привести к значительному росту токов утечки самого прибора и, как следствие, ухудшению его эксплуатационных показателей.

В пункте 8.1.3 ГОСТ Р 51326.1-99 приведена подробная таблица с описанием допустимых зазоров, но в общем случае можно ориентировать на правило: зазоры в разомкнутых контактных группах должны быть не менее 3 мм.

В завершение раздела о базовых нормативах, ещё раз подчеркнём, что действующие стандарты разработаны, в первую очередь, для сертификационных испытаний, поэтому циклы испытаний построены таким образом, что какой-то процент испытуемых устройств может прийти в негодность.

Очевидно, что для профилактических электроизмерительных проверок подобный подход неприемлем, и при разработке практических алгоритмов измерений следует учитывать не только общие цели тестирования, но и степень разрушающего воздействия измерительных сигналов.

Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.