Лабораторная работа №1. Переходный процесс при симметричном коротком замыкании в электрической сети, питающейся от источника практически бесконечной мощности
жүктеу/скачать 286,61 Kb.
|
1 2
Байланысты:1 зертханалық жұмыс Өтпелі процесстер
- Бұл бет үшін навигация:
- Теоретические сведения
|
1. Лабораторная работа №1. Переходный процесс при симметричном коротком замыкании в электрической сети, питающейся от источника практически бесконечной мощности Цель работы: Исследование трехфазного короткого замыкания в сети с источником бесконечной мощности. Определение физических величин электрического тока при переходном режиме короткого замыкания. Теоретические сведения Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием раз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленной нейтралями. Причинами КЗ обычно являются нарушения изоляции, вызванные ее механическими повреждениями, старением, набросами посторонних тел на провода линий электропередачи, проездом под линиями габаритных механизмов, прямыми ударами молнии, перенапряжениями, неудовлетворительным уходом за оборудованием. Часто причиной повреждений в электроустановках, сопровождающихся короткими замыканиями, являются неправильные действия обслуживающего персонала. Примерами таких действий являются ошибочные отключениям разъединителем цепи с током, включение разъединителей на закоротку, ошибочные действия при переключениях в главных схемах и схемах релейной защиты и автоматики. При КЗ токи в поврежденных фазах увеличиваются в несколько раз по сравнению с их нормальным значением, а напряжения снижаются, особенно вблизи места повреждения. Протекание больших токов КЗ вызывает повышенный нагрев проводников, а это ведет к увеличению потерь электроэнергии, ускоряет старение и разрушение изоляции, может привести к потере механической прочности токоведущи частей и электрических аппаратов. Снижение уровня напряжения при КЗ в сети ведет к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности и даже полному останову. Резкое снижение напряжения при КЗ может привести к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанций и частей электрической системы, возникновению системной аварий. Трехфазное КЗ является симметричным, так как при нем не нарушается симметрия токов и напряжений. По сравнению с режимом нагрузки при КЗ токи в фазах увеличиваются, а напряжения уменьшаются. Чем меньше сопротивление цепи КЗ (rк, ωLк), тем больше ток КЗ и больше посадки напряжения в сети. При трехфазном КЗ система остается уравновешенной, так как геометрические суммы токов и напряжений в любом месте цепи КЗ остаются равными нулю. Угол сдвига между фаз между током и напряжением (угол φ) при КЗ определяется соотношением индуктивного и активного сопротивлений цепи КЗ. При относительно малом значении активного сопротивления цепи КЗ, что имеет место в установках выше 1000 В, угол φ приближается к 90°, т.е. ток КЗ является либо чисто индуктивным, либо обладает значительной индуктивной составляющей. Под определением «энергосистема неизменного напряжения» подразумевается мощный источник питания, напряжение на шинах которого остается практически постоянным при любых изменениях режима сети – сбросах нагрузки, перегрузках, коротких замыканиях. Внутреннее сопротивление такого источника принимается равным нулю (хс=0, rс=0), а мощность – бесконечно большой (SномС=∞), хотя в действительности мощности энергосистем и их сопротивление имеют какие-то конечные значения. В начальный момент КЗ в индуктивном сопротивлении короткозамкнутной цепи хк= ωLк наводится ЭДС самоиндукции, вызывающая появление тока самоиндукции встречного направления, так называемый свободный апериодический ток. Направление апериодического тока не изменяется с течением времени. Следовательно, с момента возникновения полный ток КЗ iк можно представить в виде суммы двух составляющих: iа – свободный апериодической составляющей тока КЗ, обусловленной запасом энергии магнитного поля в индуктивности цепи КЗ Lк; iп – вынужденной периодической составляющей тока КЗ, обусловленной действием напряжения источника. Апериодическая составляющая тока КЗ затухает по экспоненциальному закону: iа 0 – апериодическая составляющая в начальный момент КЗ; Tа – постоянная времени затухания цепи КЗ, с. Lк – индуктивность цепи КЗ; rк – активное сопротивление цепи КЗ; xк – реактивное сопротивление цепи КЗ; ω=2πf – угловая частота. Быстрота затухания апериодической составляющей тока КЗ зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями цепи КЗ: чем больше активное сопротивление цепи КЗ, тем затухание происходит интенсивнее. Значение периодической составляющей для начального момента КЗ (t=0) зависит от напряжения источника питания (энергосистемы) и полного сопротивления цепи КЗ. Периодическая составляющая тока КЗ изменяется во времени по периодическому закону с частотой, равной частоте напряжения источника. В любой момент времени t от начала КЗ мгновенное значение ее определяется по уравнению: Umax – амплитудное значение фазного напряжения источника; Zк – полное сопротивление цепи КЗ; α – фазовый угол напряжения в момент t=0; φк – угол сдвига тока в цепи КЗ относительно напряжения источника той же фазы; Iп max – амплитудное значение периодической составляющей тока КЗ. Длительность переходного процесса КЗ при питании цепи от шин мощного энергетического источника определяется лишь наличием апериодической составляющей тока КЗ. С затуханием этого тока наступает установившийся режим I∞. Все электрические аппараты, установленные в цепи КЗ, находятся под воздействием полного тока КЗ iкt, равного сумме периодической и апериодической составляющих в данный момент времени. Анализируя график тока КЗ можно увидеть что через полпериода (t=0,01с) после начала КЗ мгновенное значение полного тока КЗ достигает максимального значения, которое называют ударным током КЗ и обозначают iуд (ток, производящий наибольшее механическое воздействие на электрооборудование и аппараты). При определении ударного тока условно считают, что к этому моменту периодическая составляющая тока КЗ не претерпевает существенных изменений и равна, как и в начальный момент КЗ Iп max. Учитывается лишь затухание апериодической составляющей, максимальное значение которой также принимается равным Iп max. На основании принятых допущений ударный ток определяют как: или kуд – ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания цепи КЗ. Учитывая соотношение между амплитудным (максимальным) Iп max и действующим Iп 0 значениями периодической составляющей тока КЗ: Получаем окончательную формулу для определения величины ударного тока КЗ: Итак, переходный процесс в случае питания от шин энергосистемы неизменного напряжения завершается после затухания апериодической составляющей тока КЗ, и далее полный ток КЗ равен его периодической составляющей, неизменной по амплитуде. При этом действующие значения тока для произвольного момента КЗ t равны: периодической составляющей апериодической составляющей полного тока КЗ жүктеу/скачать 286,61 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2