МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАКАССКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ –

ФИЛИАЛ ФГАОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Л. Л. Латушкина

Переходные процессы в электроэнергетических системах Лабораторный практикум. Часть 1

Абакан

2013

УДК

ББК

Л27

Рецензенты:

Латушкина Л. Л.

Л27 Переходные процессы в электроэнергетических системах. Лабораторный практикум. Часть1 :учеб. пособие для выполнения лабораторных работ/ Л. Л. Латушкина ; Сиб. федер.ун-т, ХТИ филиал СФУ. – Абакан: Ред.-изд. сектор ХТИ – филиала СФУ, 2013. – 76 с.

Содержит теоретический и практический материал по разделу «Электромагнитные переходные процессы» курса «Переходные процессы в ЭЭС». Включает задание, теоретические выкладки о расчетах токов короткого замыкания, разрывах фаз, порядок выполнения и программу работы, содержание отчета и исходные данные для выполнения каждой лабораторной работы.

Предназначено для студентов направления бакалавриата 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника», дневной формы обучения.

УДК

© Латушкина Л. Л., 2013

© ХТИ – филиал СФУ, 2013

Введение

Лабораторный практикум предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Переходные процессы в ЭЭС» часть 1 «Электромагнитные переходные процессы». Практикум содержит пять лабораторных работ разной продолжительности.

Цели, реализуемые в ходе выполнения: приобретение практических навыков анализа наиболее часто встречающихся в электрических системах различных видов электромагнитных переходных процессов.

Лабораторные работы выполняются в компьютерном классе. При выполнении используются программы, написанные в языковой среде Delphi.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ПРОТЕКАНИЯ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ТРЕХФАЗНОМ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ ВО ВРЕМЕНИ

Цель работы: изучение переходных процессов при коротком замыкании в системе электроснабжения; исследование влияния параметров короткого замыкания на величину и характер изменения тока короткого замыкания; исследование зависимости ударного коэффициента от соотношения активного и реактивного сопротивлений схемы замещения; исследование зависимости начального значения апериодической составляющей тока короткого замыкания и ударного коэффициента от фазы напряжения в момент короткого замыкания.

Задачи работы:

1. Проанализировать изменение тока во времени по осциллограмме.

2. Проанализировать изменение параметров амплитуды периодической составляющей установившегося тока КЗ , ударного тока КЗ ударного коэффициента от сопротивления цепи короткого замыкания.

3. Проанализировать изменение параметров , от угла α, фазы включения КЗ.

1. Краткие теоретические сведения

Электромагнитные переходные процессы в настоящей работе рассматриваются применительно к схеме, представленной на рис. 1.1 Питание точки короткого замыкания осуществляется от источника, собственное сопротивление которого равно нулю, и его напряжение, изменяющееся с постоянной частотой, имеет неизменную амплитуду (т. е. источник бесконечной мощности).

i_c

U_c L r_k L₁ r₁

i_в

U_в L r_k L₁ r₁

i_a

U_a L r_k L₁ r₁

B

Рис. 1.1. Расчетная схема замещения

Рассмотрение такого источника соответствует теоретическому пределу, когда изменение внешних условий не влияет на работу самого источника. Практически это имеет место при коротких замыканиях в большинстве реальных систем электроснабжения промышленных предприятий, питающихся от крупных энергетических систем.

Процесс короткого замыкания рассматриваемого случая описывается следующим дифференциальным уравнением:

(1.1)

где – мгновенное значение напряжения источника:

– результирующее активное сопротивление цепи от источника питания до точки короткого замыкания.

– результирующая индуктивность цепи короткого замыкания,

_{α – фаза включения КЗ, которая фиксирует момент возникновения КЗ.}.

Решение уравнения (1.1) имеет вид:

(1.2)

где – полное сопротивление цепи короткого замыкания;

– угол сдвига установившегося тока короткого замыкания относительно напряжения; – результирующее индуктивное сопротивление цепи короткого замыкания; – начальное значение апериодической составляющей тока короткого замыкания; – постоянная времени цепи короткого замыкания.

Первое слагаемое правой части уравнения (1.2) i_п представляет собой периодическую составляющую тока короткого замыкания, которая является принужденным током с постоянной амплитудой. Второе слагаемое правой части уравнения (1.2) i_а – апериодическая составляющая тока короткого замыкания, начальное значение которой определяется из начальных условий короткого замыкания:

. (1.3)

Если до короткого замыкания электрический ток по цепи протекал, т. е. , то начальное значение апериодической составляющей можно определить, используя (1.3) по выражению:

, (1.4)

где – амплитуда периодической составляющей тока короткого замыкания в начальный момент времени.

Из-за наличия апериодической составляющей мгновенное значение полного тока в цепи с активно-индуктивным сопротивлением может превышать амплитуду принужденного тока. В практических расчетах систем электроснабжения с преобладанием индуктивности ˚. Характер протекания переходного процесса, описанный уравнением (1.2) представлен на рис. 1.2. Амплитуда начального значения апериодической составляющей тока КЗ определяется по формуле (1.4).

Р ис. 1.2. Электромагнитный переходный процесс

в простейшей цепи при питании от источника бесконечной мощности

Максимальное мгновенное значение полного тока короткого замыкания называется ударным током короткого замыкания . Его величина оценивается ударным коэффициентом и определяется при условии, что и выражением:

. (1.5)

Значение ударного коэффициента определяется на основе экспериментальных данных по формуле:

(1.6)

где – значение ударного тока по осциллограмме; – амплитуда тока в установившемся режиме (рис. 1.2).

Полученные значения необходимо сравнивать с ее аналитической величиной посчитанной по формуле (1.5).