Двухфазное короткое замыкание

Nbsp; Упражнения №1-4   001 Хазиахметов методичка  

ВВЕДЕНИЕ

    Релейная защита (РЗ) является основным видом противоаварийной автоматики, без которой не возможна надежная и бесперебойная работа электроэнергетической системы (ЭЭС). Назначением РЗ является автоматическое отключение поврежденного элемента от неповрежденной части ЭЭС. При этом к РЗ предъявляется ряд требований, основными из которых являются надежность, селективность, чувствительность и быстродействие [1,2]. Выполнение этих требований зависит от правильных выбора устройств РЗ и расчета их рабочих параметров срабатывания (уставок). Настоящее учебное пособие содержит методические указания по выбору устройств РЗ и проведению расчетов их уставок. Содержание пособия охватывает наиболее важные разделы курса «Релейная защита и автоматизация» - токовые и направленные токовые защиты от междуфазных коротких замыканий (КЗ), дифференциальные токовые защиты линий и трансформаторов, токовые защиты линий от однофазных КЗ на землю, а также основные теоретические положения по всем рассматриваемым защитам.

    Учебное пособие может быть использовано студентами и преподавателями института электроэнергетики при проведении практических занятий, выполнении курсовых проектов и подготовке к лабораторным работам по релейной защите. Следует отметить, что упражнения следует проводить в предложенной авторами пособия последовательности (с 1-го по 8-ос), поскольку многие из них базируются на материалах предыдущих. В каждом упражнении приведены различные варианты заданий, которые могут быть использованы при самостоятельной работе.

УПРАЖНЕНИЕ 1

    Соотношения токов и напряжений и векторные диаграммы при коротких замыканиях в линии и за трансформаторами со схемами соединений Y/Δ-11 и Δ /Y-11

Короткие замыкания (КЗ) на линии

Основные виды повреждений линий сетей

Основные виды повреждений линий сетей (приведены в табл. 1.1). При построении диаграмм учитываются режимы заземления нейтрали в сетях: для сетей 110 кВ и выше - это режим работы с глухо-(эффективно) заземленными нейтралями; для сетей 35 кВ и ниже - это режим с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями. В этом случае однофазные замыкания на землю не называются КЗ, а называются замыканиями.

Таблица 1.1

Основные виды повреждений

Задание

Построить качественно векторные диаграммы токов и напряжений при заданном виде удаленного КЗ на линии как в месте повреждения, так и в месте установки защиты (в начале линии). Схема сети представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема сети

Исходные данные:

Zc, Zл, Еф (фазная ЭДС); К1 - вид повреждения; режим заземлений нейтрали - глухо-(эффективно) заземленная. Варианты задания приведены в конце упражнения 1.

Методические указания

При построении векторных диаграмм используются следующие допущения:

- не учитываются токи нагрузки, т.е. рассматриваются только аварийные составляющие токов (Iк>>Iнагр);

- рассматриваются только металлические КЗ (Rп = 0);

- все выражения и векторные диаграммы получаются на основе использования законов Кирхгофа и Ома;

- рассматриваются повреждения на линии в сети с глухозаземленными нейтралями с одним источником питания.

1.3.1. Трехфазное короткое замыкание К⁽³⁾

При этом повреждении следует принять:

- во всех трех фазах этого вида КЗ проходят одинаковые (по модулю) токи, сдвинутые друг относительно друга на угол 120°;

- фазовый сдвиг ϕ_кз, токов КЗ относительно фазных ЭДС Еф:

- абсолютное значение фазных токов КЗ:

где Еф и Ем.ф - фазная и междуфазная ЭДС соответственно;

- напряжения фаз в точке К (в месте короткого замыкания):

- напряжения в начале линии (в месте установки защиты):

Векторная диаграмма представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Векторная диаграмма при К⁽³⁾

Двухфазное короткое замыкание

При этом повреждении следует принять:

- ток в петле КЗ создается междуфазной ЭДС Евс,

- ток в неповрежденной фазе (в данном случае в фазе А) отсутствует ,

- токи в поврежденных фазах В и С равны по величине противоположны по фазе:

- абсолютные значения токов:

- в месте повреждения междуфазное напряжение Uвск = 0, из чего следует, что Uвк = Uск,

- с учетом (1.5) имеем:

- в месте установки защиты (в начале линии) напряжения поврежденных фаз можно определить из выражений:

- вектор междуфазного напряжения в начале линии U⁽²⁾всн сдвинут относительно тока I⁽²⁾в на угол ϕл в сторону опережения. При этом напряжение опережающей фазы В больше по абсолютному значению напряжения отстающей фазы С. Векторная диаграмма представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Векторная диаграмма при К⁽²⁾вс

1.3.3. Однофазное короткое замыкание К⁽¹⁾с

При этом повреждении следует принять:

- токи в неповрежденных фазах Iа = Iв = 0 (с учетом принятых допущений);

- в поврежденной фазе проходит ток, равный геометрической сумме токов прямой, обратной и нулевой последовательностей, определяемый по выражению:

Где: Z_1Ʃ, Z_2Ʃ, Z_0Ʃ — суммарные сопротивления системы и линии прямой, обратной и нулевой последовательностей соответственно;

- ток повреждения сдвинут по фазе относительно ЭДС Ес на угол:

- напряжение поврежденной фазы в месте КЗ равно 0, а в месте установки защиты:

- напряжения неповрежденных фаз А и В отличаются от ЭДС соответствующих фаз вследствие взаимо индуктивной связи с поврежденной фазой (в них индуцируются ЭДС взаимоиндукции Еm).

Векторная диаграмма представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Векторная диаграмма при К⁽¹⁾с

2. Короткие замыкания за трансформаторами со схемой соединения обмоток Y / Δ -11 и Δ / Y -11

Задание

Построить качественно векторные диаграммы токов в месте повреждения и со стороны питания при заданном виде КЗ. Схема сети, на которой даны обозначения токов со стороны питания и в месте повреждения, представлена на рис. 1.5, 1.6.

Исходные данные:

- коэффициент трансформации N_T;

- вид повреждения (схема);

- соединения обмоток силового трансформатора;

- для трансформатора со схемой Δ/Y-11 место КЗ обозначается К2;

- для трансформатора со схемой Y/Δ-11 место КЗ означается КЗ.

Методические указания

При построении диаграмм используются следующие допущения:

- не учитываются токи нагрузки, т.е. рассматриваются только аварийные составляющие токов (Iк>>Iнагр);

- рассматриваются только металлические КЗ (Rп = 0);

- диаграммы токов со стороны питания как при КЗ за трансформаторами Y/Δ-11, так и за трансформаторами Δ/Y-11 аналогичны;

- однако более очевидными являются диаграммы токов при КЗ за трансформатором Δ/Y-11, поэтому их рассматриваем более подробно;

- для простоты принимаем Nт = 1;

- соотношение витков трансформатора

- токи в обмотках трансформатора, соединенных в треугольник, могут быть выражены через токи фаз со стороны звезды трансформатора (повреждение в точке К2^(Т)):

- исходя из 1-го закона Кирхгофа, можно получить выражения для токов фаз со стороны питания через токи фаз в месте КЗ:

- при питании трансформатора со стороны Y (схема соединения обмоток Y/ Δ-11, КЗ К3^(Т)) соотношения между токами со стороны питания (Y) и со стороны повреждений (Δ) могут быть получены при отсутствии токов нулевой последовательности, когда Iα + Ib + Ig = 0;

- соотношения для токов Iaу; Iby и Iсу имеют вид:

- при построении векторных диаграмм токов в месте КЗ используем полученные векторные диаграммы при соответствующем КЗ на линии.

2.2.1. Трехфазное КЗ в точке K2^{( T )}

Токи со стороны питания (Δ) должны быть равны по величине токам со стороны повреждения (Y), но сдвинуты относительно них на 30° в сторону опережения. Векторная диаграмма представлена на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Векторная диаграмма токов при K⁽³⁾ за трансформатором со схемой соединения обмоток Δ/Y-11

2.2.2. Двухфазное КЗ К2⁽²⁾ bc

Токи в месте повреждения присутствуют только в поврежденных фазах, причем Ibу⁽²⁾ = Icу⁽²⁾, ток в неповрежденной фазе отсутствует. Со стороны питания токи КЗ присутствуют во всех трех фазах, причем в одной фазе IbΔ⁽²⁾ = IkΔ⁽²⁾, а в двух остальных фазах:

т.е. противоположны по знаку току фазы В и равны его половине. Векторная диаграмма токов представлена на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Векторная диаграмма токов при за трансформатором со схемой соединения обмоток D/Y-l 1

2.2.3. Однофазное КЗ К2 c ⁽²⁾

В месте повреждения протекает ток КЗ только в фазе С: Icу⁽¹⁾, а со стороны питания в соответствии с (1.13) будут протекать токи в двух фазах:

Векторная диаграмма токов представлена на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Векторная диаграмма токов при Кc⁽¹⁾ за трансформаторами со схемой соединения обмоток D/Y-11

Векторные диаграммы токов при КЗ⁽³⁾ и К3⁽²⁾ для схемы, показанной на рис. 1.6, могут быть получены в соответствии с выражением (1.14) и представлены на рис. 1.10 и 1.11 соответственно.

Рис. 1.10. Векторная диаграмма при трехфазном КЗ за трансформатором со схемой соединения Y/D-11

Рис. 1.11. Векторная диаграмма токов при Kbc⁽²⁾ за трансформатором со схемой соединения обмоток Y/D-11

Таблица вариантов заданий

 

                                  УПРАЖНЕНИЕ 2

---

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 3303; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!