 |
Переходный процесс при двойном замыкании на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности
|
|
|
|
Цель работы: изучить переходный процесс при двойном замыкании на землю в электрической сети с изолированной нейтралью, питающейся от источника практически бесконечной мощности.
Основные сведения
Предположим в точке К между фазами В и С происходит металлическое двухфазное КЗ (К (2)) (рис.7).
При двухфазном КЗ токи нулевой последовательности отсутствуют, поэтому нужно иметь только две схемы замещения – прямой и обратной последовательности, результирующие сопротивления которых равны 
и 
.
Уравнения:
;
;
должны быть дополнены еще тремя граничными условиями:
; 
, 
. (1)
а
б
Рис. 7 Принципиальная схема (а), векторные диаграммы напряжений в системе электроснабжения (б) при двухфазном КЗ.
Поскольку ток через землю отсутствует, то 
. Следовательно, учитывая (1), можно переписать 
.
Отсюда
. (2)
Токи поврежденных фаз в месте КЗ выразим через ток
(3)
и согласно (1) 
.
Таким образом, токи в фазах в месте КЗ будут:
,
, (4)
.
Выразим 
и 
через симметричные составляющие напряжения фазы А:
;
,
откуда:
. (5)
Фазные напряжения в месте КЗ составляют:
;
,
тогда:
;
; (6)
,
т. е. напряжение в неповрежденной фазе в два раза выше напряжения поврежденных фаз и противоположно по знаку.
Соотношение (5) позволяет приравнять правые части, т. е.
.
Заменив 
, последнее соотношение перепишется так:
,
откуда
(7)
Комплексная схема замещения двухфазного КЗ, для фазы А представлена на рис. 8.
Рис. 8. Комплексная схема замещения двухфазного КЗ
Полученные соотношения (2) и (5) между симметричными составляющими токов и напряжений отдельных последовательностей позволяют построить векторные диаграммы токов и напряжений в месте КЗ рис 9.
|
|
|
Выводы из анализа двухфазного КЗ
1. Резко нарушается симметрия токов и напряжений.
2. Фазные напряжения в месте КЗ равны половине нормального фазного напряжения.
3. Напряжение обратной последовательности в месте КЗ также равно половине фазного нормального напряжения.
4. В начале линии треугольник линейных напряжений искажен.
5. Ток нулевой последовательности отсутствует.
а б
Рис. 9. Векторные диаграммы токов (а) и напряжений (б) при двухфазном КЗ
Электрическая схема соединений
Таблица 4
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Параметры |
| A1 | Трехфазная трансформаторная группа | 3 х 80 В×А; 230 (звезда) / 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 В |
| А2, А3 | Модель линии электропередачи | 400 В~; 3х0,5 А 0…1,5 Гн/ 0…50 Ом 0…2´0,45 мкФ 0…250 Ом |
| А4 | Трехфазная трансформаторная группа | 3 х 80 В×А; 242, 235, 230, 126, 220, 133, 127 / 230 В (треугольник) |
| А5 | Активная нагрузка | 220/380 В; 50Гц; 3´0…50 Вт |
| А6 | Индуктивная нагрузка | 220/380 В; 50Гц; 3х40 Вар |
| А7 | Блок измерительных трансформаторов тока и напряжения | 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 | 400 В ~; 16 А |
| Р1 | Блок мультиметров | 3 цифровых мультиметра |
Порядок выполнения работы
1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
2. Соедините гнезда защитного заземления " 
" устройств, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" трехфазного источника питания G1.
3. Соедините вилки питания 220 В устройств, используемых в эксперименте, сетевыми шнурами с розетками удлинителя.
4. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
5. 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 соединении не требуются.
6. Номинальные фазные напряжения трансформаторов А1 и А4 выберите равными 127 В.
7. Выберите мощность индуктивной нагрузки А6 – 100 % от 40 Вар во всех фазах, активной А5 – 10% от 50 Вт во всех фазах.
8. Установите следующие параметры моделей линий электропередачи А2 и А3: R = 0 Ом, L/R = 1,2/32 Гн/Ом, C = 0,18 мкФ.
9. Приведите в рабочее состояние персональный компьютер А9 и запустите программу “Многоканальный осциллограф”.
10. Включите автоматические выключатели и устройство защитного отключения источника G1.
11. Включите ключ-выключатель источника G1.
12. 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.
13. Нажмите кнопки «ВКЛ» включения сканирования используемых каналов виртуального осциллографа.
14. Нажмите кнопку «ВКЛ» источника G1. Включите выключатель «СЕТЬ» трехполюсного выключателя А5.
15. По цифровым индикаторам определите значения установившихся токов и напряжений. Измените режим работы сети. Вновь определите значения установившихся токов и напряжений.
16. Для анализа влияния удаленности точки короткого замыкания от генератора можно изменять положение точки КЗ и параметры моделей элементов.
17. По окончании эксперимента отключите все блоки, задействованные в нем.
18. По показаниям электронного осциллографа начертить графики зависимостей.
19. Сделать вывод по работе.
Контрольные вопросы
1. Какие виды повреждений называют сложными?
2. Какие сложные виды повреждений наиболее часто имеют место в трёхфазных СЭС?
3. Каковы граничные условия для двойного замыкания на землю?
4. Какова последовательность действий при анализе сложных видов повреждений?
Лабораторная работа № 5
|
|
|
