Данные для выполнения работы:
Nbsp; Приложение Б Методическое пособие по лабораторной работе № 1.2 «Переходный процесс при симметричном коротком замыкании в электрической сети, питающейся от источника практически бесконечной мощности»
Содержание
Цель работы.. 2
Программа изучения переходного процесса: 2
Краткие теоретические сведения. 2
Трёхфазное КЗ в простейшей цепи, питаемой от шин неизменного напряжения. 4
Наибольшее действующее значение полного тока. 9
Данные для выполнения работы.. 10
Электрическая схема соединений. 10
Перечень аппаратуры.. 11
Указания по проведению эксперимента. 12
Содержание отчета. 14
Контрольные вопросы.. 14
Цель работы:
Изучение переходного процесса при симметричном коротком замыкании в сетях, 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:
Характер электромагнитного переходного процесса при трёхфазном КЗ зависит от степени удаленности точки КЗ от источников питания. Вначале рассмотрим короткое замыкание в точке, удаленной от станции и системы. На схеме электрической системы изображенной на рис. 1, таковой является точка КЗ. Линия 35 кВ, на которой происходит короткое замыкание, находится на второй ступени трансформации от генераторов станции и системы. Поскольку она электрически удалена от источников питания, все аварии, возникающие на ней и на элементах более низкого напряжения, не оказывают существенного влияния на работу генераторов системы. Это обстоятельство позволяет считать напряжение высшей ступени трансформации системы (220 кВ на схеме рис. 2.1) неизменным. Шины высокого напряжения трансформатора Т-2 (220 кВ) называются шинами неизменного напряжения или шинами бесконечной мощности (ШБМ) для сети 35 кВ и ниже.
|
|
|
Рисунок 1 - Пример принципиальной схемы системы электроснабжения: М и МS – асинхронный и синхронный двигатели; ТЭН – теплоэлектронагреватели; ЛН – лампы накаливания; ШМ – магистральный шинопровод.
Трёхфазное КЗ в простейшей цепи , питаемой от шин неизменного напряжения.
С учётом введения понятия шин неизменного напряжения схему электрической системы, показанную на рис. 1, можно существенно упростить и привести к виду, изображённому на рис. 2,а (при отключенном выключателе В6). Схема замещения простейшей системы в трёхлинейном исполнении показана на рис. 2, б.
|
|
|
Рисунок 2 - Принципиальная схема простейшей системы (а) и схема её замещения (б)
Рассмотрим переходный процесс при трёхфазном КЗ, вызываемом выключателем В. Ток режима, предшествующего короткому замыканию, может быть определён так:
(1)
где 
- суммарное сопротивление схемы в нормальном режиме; 
– аргумент суммарного сопротивления 
; 
– фаза напряжения.
Следовательно, векторы 
(рис. 3) образуют предшествующий режим рассматриваемой схемы. Если вертикаль tt является неподвижной линией, то проекции векторов напряжений и токов на эту линию определяют их мгновенные значения. Угол между горизонталью и вектором 
называется фазой включения КЗ.
Рисунок 3 - Векторная диаграмма (а) и изменение токов в левой и правой частях схемы простейшей системы (б, в)
После включения выключателя В схема делится точкой КЗ на две части – правую и левую. Ток в правой части будет существовать до тех пор, пока энергия, запасённая индуктивности L H , не перейдет в тепло в активном сопротивлении r H . Дифференциальное уравнение равновесия в каждой фазе этого участка имеет вид:
|
|
|
(2)
Решение этого уравнения общепринято:
(3)
Оно показывает, что в этой части схемы имеется лишь свободный ток, затухающий с постоянной времени, которая определяется по формуле:
(4)
Постоянная времени Tа численно равна времени, в течение которого апериодический ток затухает в e раз, или до 0,368 своего начального значения. При этом начальное значение свободного тока в каждой фазе правой части равно предшествующему мгновенному значению тока, так как в индуктивной цепи не может произойти скачкообразного изменения тока (рис. 3, в).
В левой части схемы кроме свободного тока появляется новый принуждённый ток, который будет больше предшествующего тока из-за уменьшения суммарного сопротивления рассматриваемой системы. Дифференциальное уравнение равновесия для фазы этой части имеет вид:
(5)
|
|
|
Учитывая, что в симметричном режиме iА = -(iВ + iC ) , выражение (5) можно представить иначе:
(6)
Оно справедливо для любой фазы. Здесь величина Lк = L - M является результирующей индуктивностью фазы. Решение (6) имеет вид:
(7)
где 
– полное сопротивление короткозамкнутого участка цепи; 
– аргумент ; Tа - постоянная времени короткозамкнутой цепи. Первое слагаемое выражения (7)является периодической (вынужденной) составляющей, второе – представляет собойапериодическую (свободную) составляющую. Начальное значение свободнойсоставляющей определяется из начальных условий КЗ: ток предшествующего режима i0 равен сумме начальных значений периодической и апериодической составляющих, т.е. 
откуда можно выразить 
, используя выражения (5) и (7):
(8)
где 
; 
Вернёмся к векторной диаграмме (рис. 3, а). Токи 
, a также 
являются проекциями векторов 
на ось tt . Векторы свободных составляющих тока в каждой фазе ( 
) в любой момент времени переходного процесса определяются мгновенными значениями свободных токов фаз. Свободный ток любой фазы может быть наибольшим, если вектор ( ) параллелен оси tt , или равен нулю, если этот вектор перпендикулярен к ней.
На рис. 3, б показаны кривые изменения тока КЗ в фазе А и его составляющих во времени. Видно, что чем больше начальное значение апериодической составляющей тока, тем больше смещение кривой полного тока относительно оси времени и тем больше максимальный ток КЗ. Как следует из выражения (8), наибольшее начальное значение апериодической составляющей определяется фазой включения КЗ 
и амплитудой тока предшествующего режима 
. При 
= 0 (холостой ход в предшествующем режиме) и 
= 0 (вектор напряжения фазы А проходит через 0) величина 
достигает значения амплитуды периодической составляющей, если в момент КЗ проекция этой слагающей на ось tt достигает максимума. Важным обстоятельством является то, что аргумент сопротивления 
90о из-за очень малых значений активных сопротивлений короткозамкнутой цепи.
В практических расчётах максимальное мгновенное значение полного тока КЗ находят при наибольшей апериодической составляющей. Это наибольшее значение называется ударным током КЗ. Условия его определения следующие (рис. 4): 
= 0, 
С учётом этих условий выражение для ударного тока КЗ можно записать так:
(9)
Где 
– ударный коэффициент; IП – действующее значение периодической составляющей тока в начальный момент КЗ.
Рисунок 4 - Определение ударного тока
Ударный коэффициент изменяется в пределах 2 > KУ >1, при изменении постоянной времени Tа ( ∞ > Tа > 0 ). Чем меньше Tа, тем быстрее затухает апериодическая составляющая и тем меньше ударный коэффициент. В высоковольтных сетях (35 кВ и выше) апериодическая составляющая исчезает через 0,1...0,3 с, в сетях низкого напряжения она практически незаметна [2, глава 5].
Наибольшее действующее значение полного тока
Действующим значением тока в произвольный момент времени называют среднеквадратичное значение за один его период Т, в середине которого находится рассматриваемый момент времени t. Наибольшее действующее значение полного тока КЗ IУ определится в первом периоде переходного процесса (t = 0,01с) и записывается так:
(10) где 
- действующее значение периодической составляющей тока КЗ.
Отношение 
находится в пределах 
> >1, которые определяются изменением Tа от 0 до ∞.
Данные для выполнения работы:
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 213; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!