Режим устойчивого замыкания на землю




Лабораторная работа № 4

Переходный процесс при двойном замыкании на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности.

Продолжительность работы: 4 часа.

 

Цель работы: Изучение переходного процесса при коротком замыкании в сетях с изолированной нейтралью, питающихся от источника практически бесконечной мощности.

Программа изучения переходного процесса:

1. Ознакомиться с теоретической частью.

2. Ознакомиться с конструкцией стенда.

3. Ознакомится с порядком выполнения работы.

4. Собрать схему лабораторной работы согласно указаниям.

5. Провести необходимые испытания.

6. Составить отчет по проделанной работе.

Краткие теоретические сведения:

Сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме.

В сетях с изолированной нейтралью провода трехфазной системы связаны с землей через емкости и активные сопротивления изоляции, распределенные по длине линий. На рис. 6.1 приведена схема замещения незаземленной сети без нагрузки. Схема замещения включает источник питания, эквивалентную линию, емкости фаз (CA,CB,CC) и активные проводимости GA,GB,GC, которые приняты сосредоточенными. Внутреннее сопротивление источника питания и продольные сопротивления линий сети намного меньше, чем сопротивления фаз относительно земли, поэтому при устойчивых замыканиях ими также можно пренебречь. [4, раздел 3.1]

Рис. 3.1. Схема замещения сети с изолированной нейтралью.

При принятых допущениях можно записать:

, ,

Где - напряжение на нейтрали относительно земли,

, , - э.д.с. источника питания;

, , ;

ω - круговая частота промышленного тока.

 

Режим устойчивого замыкания на землю

В незаземленных сетях замыкания на землю могут быть устойчивыми или дуговыми. Устойчивые замыкания в свою очередь разделяют на металлические замыкания и замыкания через переходное сопротивление, которое обозначим Rп. Этим сопротивлением может быть сопротивление тлеющей изоляции, сопротивление растеканию тока в земле.

Рассмотрим режим устойчивого замыкания фазы А. Для этого режима справедливо соотношение:

(6.1)

Где - проводимость в месте замыкания.

Выразим из (6.1) :

(6.2)

При определении напряжения на нейтрали в режиме однофазного замыкания можно пренебречь возможной несимметрией фаз сети, то есть считать .

При этом:

(6.3)

Делаем вывод, что напряжение на нейтрали увеличивается по мере уменьшения сопротивления в месте повреждения. При Rп= 0 напряжение на нейтрали имеет максимальное значение, равное фазной э.д.с. [4, раздел 3.2.]. Напряжение фаз относительно земли при однофазном замыкании могут быть определены следующим образом:

В неповрежденной фазе А:

(6.4)

Для неповрежденных фаз В и С:

(6.5)

По мере увеличения сопротивления в месте замыкания напряжение нейтрали уменьшается.

На рис. 6.2 показано как изменяются напряжения на нейтрали и фазах сети при изменении сопротивления в месте замыкания, выраженного в долях от эквивалентного емкостного сопротивления сети относительно земли. Все напряжения также представлены в относительных единицах при базисном напряжении, равном EФ.

Кривые на рис. 6.2 построены на основе формул (6.3) – (6.5). При этом принято, что активное сопротивление изоляции фаз бесконечно велико, то есть GФ= 0. Из рис. 6.2. следует, что при некотором значении RПнапряжение на одной из неповрежденных фаз может несколько превысить линейное напряжение.

Далее определим ток в месте замыкания. Согласно схеме на рис. 6.1.

Подставим в это выражение значение :

Рис. 6.2. График зависимости напряжения на нейтрали и в фазах сети от RП.

Рис. График зависимости тока замыкания от сопротивления RП.

Данные для выполнения работы:

Электрическая схема соединений  

 

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение Наименование Тип Параметры
A1 Трехфазная трансформаторная группа 347.1 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В
А2, А3 Модель линии электропередачи 313.2 400 В~; 3х0,5 А 0…1,5 Гн/ 0…50 Ом 0…2´0,45 мкФ 0…250 Ом
А4 Трехфазная трансформаторная группа 347.2 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник)
А5 Активная нагрузка 306.1 220/380 В; 50Гц; 3´0…50 Вт
А6 Индуктивная нагрузка 324.2 220/380 В; 50Гц; 3х40 Вар
А7 Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения 401.1 3 трансформатора напряжения 600 / 3 В; 3 трансформатора тока 0,3 А / 3 В
А8 Коннектор   8 аналог. диф. входов; 2 аналог. выхода; 8 цифр. входов/ выходов
А9 Персональный компьютер   IBM совместимый, Windows XP, монитор, мышь, клавиатура, плата сбора информации PCI 6024E
G1 Трехфазный источник питания 201.2 400 В ~; 16 А
Р1 Блок мультиметров 508.2 3 цифровых мультиметра

Указания по проведению эксперимента

 

· Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.

· Соедините гнезда защитного заземления " " устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.

· Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.

· Смоделируйте режим работы сети:

- соедините точки K1 и N для режима однофазного замыкания;

- соедините точки K1 и N, K2 и N для режима двойного замыкания;

- для нормального режима работы сети дополнительные соединения не требуются.

· Номинальные фазные напряжения трансформаторов А1 и А4 выберите равными 127 В.

· Выберите мощность индуктивной нагрузки А6 – 100 % от 40 Вар во всех фазах, активной А5 – 10% от 50 Вт во всех фазах.

· Установите следующие параметры моделей линий электропередачи А2 и А3: R = 0 Ом, L/R = 1,2/32 Гн/Ом, C = 0,18 мкФ.

· Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А9 и запустите программу “Многоканальный осциллограф”.

· Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.

· Включите ключ-выключатель источника G1.

· С помощью выпадающих списков выберите каналы, подлежащие сканированию. Отобразите панель цифровых индикаторов нажатием на виртуальную кнопку . Настройте панель на регистрацию действующих значений сигналов. Выберите подходящие множители (0,1 для токов и 200 – для напряжений). Для измерения токов и напряжений схемы также можно использовать блок мультиметров P1.

· Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования используемых каналов виртуального осциллографа.

· Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1. Включите выключатель «СЕТЬ» трехполюсного выключателя А5.

· По цифровым индикаторам определите значения установившихся токов и напряжений. Измените режим работы сети. Вновь определите значения установившихся токов и напряжений. Полученные данные занесите в таблицу.

Вид короткого замыкания IУСТ, А UУСТ, В
К1 (на линии) К2 (за трансформатором) К1 (на линии) К2(за трансформатором)
Однофазное        
Двойное        

· Для анализа влияния удаленности точки короткого замыкания от генератора можно изменять положение точки КЗ и параметры моделей элементов (точки К1 и К2).

· По окончании эксперимента отключите все блоки, задействованные в нем.

 

Содержание отчета:

Контрольные вопросы:

1. Расскажите, в каких случаях можно считать, что источник имеет бесконечную мощность.

  1. Дайте краткую характеристику однофазного короткого замыкания.
  2. Дайте краткую характеристику двойного короткого замыкания.

4. Дайте определение изолированной нейтрали.

5. Аналогично примеру в кратких теоретических сведениях получите значение тока замыкания на землю и напряжения нейтрали при двухфазном коротком замыкании.

Список литературы:

1. Бугров В.Г. Электромеханические переходные процессы в системах электроснабжения: Учеб. пособие. – Тверь: ТГТУ, Т.: Изд-во ТГТУ, 2005. – 115 с.

2. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М: Высш. шк., 1970. – 472 с.

3. Переходные процессы в системах электроснабжения: Учебник / В.Н. Винославский, Г.Г. Пивняк, Л.И. Несен и др.: под ред. В.Н. Винославского. – К.: Высш. шк. Головное изд-во, 1989. – 422 с.

4. Режимы заземления нейтрали в электрических системах: учебное пособие / Р.А. Вайнштейн, Н.В. Коломиец, В.В. Шестакова. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006.– 118с.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: