Программа работы (лабораторное задание)
1. Ввод в действие установки, собранной по заданной схеме. Включение генератора Г1 через трансформаторы Т1, Т2 и ЛЭП на параллельную работу с мощной сетью С или с другим генератором Г2. 2. Создание режимов несимметричного короткого замыкания видов К(1), К(2), К(1.1) при подключении узла коротких замыканий в начале цепи ЛЭП вблизи выключателя В2 (В2'). Снятие показаний приборов, характеризующих несимметричный режим. 3. Выполнение пункта 3.2 при подключении узла коротких замыканий в другой заданной точке ЛЭП. 4. Установление режима параллельной работы генератора Г с сетью С при нагрузке генератора 0,7÷0,9 от номинальной и коэффициенте мощности генератора cosφ 0,9. Выполнение пунктов 2 и 3 программы.
Методика выполнения работы
Для снятия параметров несимметричного режима необходимо: 1. Собрать схему установки с одной или двумя цепями ЛЭП и подключить узел КЗ к заданной точке ЛЭП в соответствии с программой. 2. Подать напряжение на линию от системы С или генератора Г2. 3. Ввести генераторную установку Г1, синхронизировать с сетью и включить генератор Г1 на параллельную работу. Установить заданный режим нагрузки генератора Г1 и записать параметры симметричного режима. 4. Последовательно нажимая кнопки К(1), К(2), К(1.1) на панели ЛЭП, произвести в заданной точке короткие замыкания соответствующего вида. При каждом виде КЗ снять показания приборов, характеризующих несимметричный режим. Наблюдаемые значения занести в соответствующую строку таблицы опытных данных, табл. 3. Короткие замыкания с помощью блока КЗ выполняются по заданию преподавателя с включенными или зашунтированными сопротивлениями rд (рис. 5.6). Следует иметь в виду, что короткое замыкание по истечении 10 с самоликвидируется, что является мерой защиты установки от повреждений. Повторное короткое замыкание следует производить после одно минутного перерыва.
5. Показать заполненную таблицу преподавателю и с его разрешения вывести установку из действия.
Т а б л и ц а 3
Режима
Режим | Iuп (дел) | IАГ (А) | IВГ (А) | IСГ (А) | UАГ (В) | UВГ (В) | UСГ (3) | 3I0 (А) | IK (А) | IАЛ (А) | IВЛ (А) | ICK (F) | Примечание | ||||||||||
1 | Генератор ненагружен Р0Г = 0 |
Точка К3 вблизи В2 | К(1) | ||||||||||||||||||||
2 | К(2) | ||||||||||||||||||||||
3 | К(1.1) | ||||||||||||||||||||||
4 |
Точка К3 вблизи В3 | К(1) | |||||||||||||||||||||
5 | К(2) | ||||||||||||||||||||||
6 | К(1.1) | ||||||||||||||||||||||
7 | Рог =2-3,5кВт, cos φг=0,9 |
Точка К3 вблизи В2 | К(1) | ||||||||||||||||||||
8 | К(2) | ||||||||||||||||||||||
9 | К(1.1) | ||||||||||||||||||||||
10 |
Точка К3 вблизи В3 | К(1) | |||||||||||||||||||||
11 | К(2) | ||||||||||||||||||||||
12 | К(1.1) |
Обработка данных эксперимента
1. Для каждой строки табл. 3:
- определить коэффициент амплитудной несимметрии тока и напряжения для ветви генератора (до трансформатора Т1):
Кнi= ; (5.7,a)
|
|
Кнu = ; (5.7,б)
- определить коэффициент несимметрии тока генераторной ветви по содержанию тока обратной последовательности, для чего по значению I ИП найти ток I 2Г, используя градуировочную характеристику (см. лаб. раб. № 4). Коэффициент несимметрии
,
где ;
- определить коэффициент амплитудной несимметрии тока генераторной ветви за трансформатором Т1 (слева от точки КЗ):
;
- определить в линии относительное содержание тока нулевой последовательности:
. (5.8)
Результаты расчетов свести в табл. 4.
Т а б л и ц а 4
№ п/п | I 2Г | I ср г | kнi(г) | kнU(г) | kн2г | I o | I k | kнi(л) | Примечание | |
1 | ||||||||||
2 | ||||||||||
3 | ||||||||||
4 | ||||||||||
5 | ||||||||||
6 | ||||||||||
7 | ||||||||||
8 | ||||||||||
9 | ||||||||||
10 | ||||||||||
11 | ||||||||||
12 |
Содержание отчета по лабораторной работе
1. Тема и цель работы, номер установки.
2. Схема установки (рис. 5.5) в трехфазном исполнении с указанием всех включенных приборов.
3. Схема узла коротких замыканий и таблица соответствия вида несимметричного КЗ и замыкания контактов.
4. Программа работы.
5. Таблица наблюдений, табл. 3.
6. Результаты обработки наблюдений, табл. 4.
7. Выводы по работе в произвольной форме.
В выводах отразить влияние:
- вида несимметричного КЗ на степень несимметрии;
- места КЗ на несимметрию тока и напряжения генераторной ветви;
- мощности загрузки системы на степень несимметрии при несимметричных КЗ;
- места КЗ на степень несимметрии для различных ветвей системы.
8. Фамилии, инициалы и подписи всех студентов группы.
7. Контрольные вопросы
1.Дать определение коэффициента несимметрии в трехфазных системах, перечислить возможные причины ее возникновения.
|
|
2. Изобразить расчетные схемы несимметричных КЗ различного вида.
3. Объяснить отрицательные последствия несимметрии для генераторов и асинхронных потребителей.
4. В чем заключается влияние токов нулевой последовательности на системы связи? Как ограничивают токи нулевой последовательности?
5. Объяснить причины возможных перенапряжений при несимметричных КЗ.
6. Назначение включения обмоток блочного трансформатора по схеме с заземленной нейтралью.
Лабораторная работа № 6
Тема: Исследование продольной несимметрии и сложных видов несимметрии в электрических системах.
Учебная цель: 1. Закрепление знаний теории несимметричных режимов электрических систем.
2. Приобретение практических навыков исследования несимметричных режимов ЭС и их влияния на работу системы.
1. Краткие сведения из теории
Аварийный несимметричный режим электрической системы при продольной несимметрии связывают, главным образом, с разрывом одного или двух линейных проводов. Обрыв провода ЛЭП вблизи опоры может привести к одновременному однофазному замыканию на землю.
Продольная несимметрия
Расчет переходного или установившегося процесса продольной несимметрии, проводят, как правило, с использованием метода симметричных составляющих. Симметричные составляющие токов и падений напряжений в месте продольной несимметрии определяют для фазы А, которая называется особой фазой. Продольная однократная (а) и двукратная (б) несимметрия, связанная с разрывом фаз (линейных проводов), а также сложный вид несимметрии (в), показаны на рис. 6.1.
Рис. 6.1
Между точками разрыва L – L` возникает разность потенциалов Δ U L: в случае разрыва одной фазы (рис. 6.1,а) разность потенциалов возникает только в месте разрыва фазы А, то есть Δ U LA; в случае разрыва двух фаз В и С, соответственно, образуются разности Δ U LB и Δ U LС. Если разложить напряжения Δ U L на симметричные составляющие, то в точке разрыва можно согласно методу симметричных составляющих, вместо Δ U L включить последовательно сами симметричные составляющие:
|
|
- для случая разрыва одной фазы;
- для случая разрыва двух фаз.
На рис. 6.2 приведена принципиальная схема электрической системы с разрывом одной фазы линии.
Рис. 6.2
Согласно принципу наложения для несимметричного режима можно составить три схемы замещения: прямой, обратной и нулевой последовательностей, рис. 6.3,а,б,в.
Основные уравнения напряжений по второму закону Кирхгофа для схем каждой последовательности (при чисто индуктивной цепи) имеют вид:
; (6.1)
; (6.2)
, (6.3)
где Δ U L1, Δ U L2, Δ U L0 – симметричные составляющие напряжения в месте возникновения несимметрии, включаемого в рассечку линии;
Х L1Σ, X L2Σ, X L0Σ – результирующие реактивности схем соответствующих последовательностей относительно места продольной несимметрии;
Е 1Σ = Е 1 – Е 2 – результирующая ЭДС источников в контуре схемы замещения прямой последовательности.
В системе уравнений (6.1, 6.2, 6.3) шесть неизвестных: три тока I L1, I L2, I L0 и три напряжения Δ U L1, Δ U L2, Δ U L0. Недостающие уравнения составляются исходя из граничных условий. Для случая обрыва одной фазы это:
I LA = 0; (6.4)
U LB = 0; (6.5)
Δ U LC = 0. (6.6)
Развернув эти уравнения по методу симметричных составляющих получим:
I LA = I L1 + I L2 + I L0 = 0; (6.4,a)
Δ U LB = a 2Δ U L1 + a Δ U L2 + Δ U L0 = 0; (6.5,a)
Δ U LC = a Δ U L1 + a 2Δ U L2 + Δ U L0 = 0. (6.6,a)
Совместное решение уравнений дает расчетные выражения тока прямой последовательности для фазы А:
(6.7)
где . (6.8)
|
|
Токи обратной и нулевой последовательностей для фазы А находятся через значения тока прямой последовательности:
(6.9)
(6.10)
Для случая разрыва двух фаз (В и С) имеют место аналогичные формулы. При этом, симметричный ток прямой последовательности
(6.11)
где (6.12)
Симметричные токи других последовательностей равны току прямой последовательности, причем
I = I = I = (6.13)
|
|