Учебное пособие 800484

сопротивления (R), т.к. сопротивление реактора (xp) складывается арифметически с индуктивным сопротивлением системы, а, следовательно, и напряжения в системе и потери мощности при коротких замыканиях больше;

2) конструктивно выполнение (подбор) токоограничивающего, активного сопротивления R сложнее, особенно в системах высоких напряжений и больших мощностей, и стоимость сооружения выше, чем для реакторов (усложняются вопросы охлаждения).

Введение в нейтраль реактора для ограничения тока однофазного к.з. является, более экономически целесообразным мероприятием, получившим соответствующее распространение. Область применения способа заземления нейтрали через активное сопротивление ограничена в основном генераторами и сетями генераторного напряжения.

2.5.Выбор режима нейтрали электроустановок

Всистемах электроснабжения напряжением 6, 10, 20 и 35 кВ применяется, в основном, изолированная нейтраль, если величины емкостных токов замыкания на землю не превосходят указанных ранее допустимых значений, в противном случае применяются нейтрали, заземленные через дугогасящие аппараты, компенсирующие емкостной ток замыкания на землю. Применение дугогасящих катушек с автоматической компенсацией в настоящее время способствует более широкому распространению систем с компенсацией емкостных токов, технически более совершенных, чем системы с изолированной нейтралью. При напряжениях 6 и 10 кВ нейтраль генераторов обычно заземляется через активное сопротивление. В системах напряжением 110, 220 и 500кВ применяется глухое либо эффективное заземление нейтрали с разземлением нейтрали

31

части трансформаторов при необходимости ограничения тока однофазно к.з.

В3-х фазных электрических сетях напряжением 110кВ

ивыше, определяющим фактором при выборе способа заземления нейтрали является стоимость изоляции. Применяется в основном эффективное заземление нейтрали, при котором во время однофазного к.з. на землю напряжение на неповрежденных фазах равно приблизительно 0,8 линейного напряжения.

Всовременных низковольтных установках, согласно /4/, применяют следующие режимы нейтрали:

1) глухое заземление нейтралей трансформаторов и генераторов;

2) полностью изолированная нейтраль (только у генераторов);

3) нормально изолированная нейтраль трансформатора с включенным в нейтраль или фазу заземленным пробивным предохранителем.

Всоответствии с ПУЭ в четырехпроводных сетях переменного тока 220/127 и 380/220 В или трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление обязательно, при номинальном напряжении 500 и 660В нейтраль должна быть надежно изолирована. В трехфазных трехпроводных сетях напряжением 380 и 220 В применяются оба вида нейтралей (ПУЭ не регламентирует запрещение того или иного режима нейтрали). Однако выбор того или иного режима нейтрали должен производиться с учетом всех местных условий с целью обеспечения наилучших условий безопасности /3/.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка состоит из испытательного стенда, представляющего собой имитатор трехфазной системы напряжений, трехфазного трансформатора типа ТСН-1,5 (380/20 В) и образцовой катушки индуктивности.

32

Условно графические обозначения питающего трансформатора Тр1 и катушки индуктивности Lk показаны на лицевой панели стенда, в то время как сами аппараты установлены за стендом. Принципиальная схема лабораторной установки приведена на рис. 1.7, а внешний вид передней панели стенда показан на рисунке 1.8.

Распределенные емкости фаз относительно земли представлены на стенде в виде групп конденсаторов CА(CА1, CА2, CА3), CВ(CВ1, CВ2, CВ3) и CС(CС1, CС2, CС3). Изменение величины емкости в фазах происходит путем включения или отключения отдельных емкостей, например для фазы А это емкости CА1, CА2, CА3. Включение отдельных емкостей производится тумблерами SA5-SA13. Каждый тумблер имеет включенное положение – вверх, отключенное – вниз.

Ввод трехфазного переменного напряжения на стенд осуществляется автоматическим выключателем QF1. Подключение емкостной нагрузки к трансформатору осуществляется пакетным выключателем SA1. Включение и выключение индуктивности в нейтраль трансформатора осуществляется тумблером SA2. Заземление нейтрали трансформатора через активное сопротивление R0 выполняется тумблером SA3. Заземление фазы А (во всех аварийных режимах) тумблером SA4. Перед началом работы все автоматы и тумблеры на стенде должны находиться в положении ”отключено” (нижнее положение). Измерение токов и напряжений в схеме стенда выполняется щитовыми приборами магнитоэлектрического типа (с выпрямителем) имеющими равномерную шкалу. Всего на стенде установлено 9 приборов (4 вольтметра и 5 амперметров).

ВНИМАНИЕ! При производстве измерений необходимо пользоваться результатами выносных амперметров А2, А4 и А5, установленных на стенде. Дублирующие показания щитовые приборы являются

индикаторными.

33

Автоматический предохранитель QF2 отключает нейтраль трансформатора в аварийном режиме, если превышено значение номинального тока предохранителя

10А.

При выполнении лабораторных работ необходимо, чтобы QF2 всегда находился во включенном положении.

Рис. 1.8. Внешний вид передней панели стенда

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1.Подготовка к проведению исследований

Входе самостоятельной подготовки к выполнению работы, студент должен ознакомиться с назначением основных элементов лабораторного стенда, приборами и оборудованием, а также внимательно изучить раздел 2 настоящей лабораторной работы..

35

ВНИМАНИЕ! Категорически запрещается производить включение или выключение силового автомата QF1 без разрешения ведущего занятия преподавателя.

4.2. Проведение исследований (экспериментов)

ВНИМАНИЕ! Перед началом каждого эксперимента необходимо убедиться в исправном состоянии лабораторного стенда (лампы НLА – НLС должны гореть с одинаковым накалом).

4.2.1. Система с глухозаземленной нейтралью в нормальных и аварийных режимах

Для проведения экспериментов замкнуть накоротко (зашунтировать) перемычкой (отрезок проводника) клеммы О1 - О2 активного сопротивления R0.

Исходное положение: SA2 – “отключен”, SA3 – “включен”, SA4 – “отключен”.

1. Нормальный режим работы

Установить с помощью тумблеров в фазах А-С симметричное состояние системы СА=СВ=СС=80 мкФ , после чего произвести включение стенда пакетным выключателем

SA1.

Измерить величины напряжений каждой фазы трансформатора UА, UВ, UС вольтметрами V1, V2, V3 и напряжение в нейтрали UО относительно земли вольтметром V4, а также токи в фазах IA, IВ, IС амперметрами А1, А2, А3 и ток в нейтрали IО амперметром А4.

Результаты измерений занести в табл. 1 (см. Приложение к настоящей лабораторной работе).При выполнении этого и последующего опытов необходимо записывать в таблицу показания выносных амперметров А2,

А4-А5.

36

2. Несимметричный режим работы

Установить с помощью выключателей в фазах несимметричную нагрузку СА=50 мкФ; СВ=80 мкФ; СС=135 мкФ.

Определить показания всех приборов и результаты измерений занести в табл. 1 (см. Приложение).

3. Аварийный режим работы

Произвести замыкание фазы А на землю при произвольной нагрузке в фазах путем замыкания тумблера SA4. Система должна отключиться с помощью автомата QF2 (отключение происходит с задержкой по времени). Показания приборов в табл. 1 записывать до момента срабатывания защиты. Если показания амперметров превышают установленный предел измерений необходимо записать « ≥ 10А». Необходимо действовать быстро, т.к. в системе протекают очень большие токи!

ВНИМАНИЕ! После окончания эксперимента 3 все тумблеры установки должны быть поставлены в положение “отключено” после этого автомат QF2 должен быть включен.

4.2.2. Система с нейтралью трансформатора, заземленной через активное сопротивление в нормальном и аварийном режимах (эффективное заземление нейтрали).

Для проведения экспериментов необходимо снять перемычку с клемм O1 – O2, т.е. ввести в нейтраль активное сопротивление R0. Исходное положение: SA2, SA4 – “отключены”, SA3 – “включено”

4. Нормальный режим работы

Установить аналогично опыту 1 симметричную нагрузку в фазах А-С. Записать показания всех приборов в табл. 2.(см. Приложение)

37

5. Несимметричный режим работы

Установить аналогично опыту 2 несимметричную нагрузку в фазах. Записать показания всех приборов и занести их в табл. 2.

6. Аварийный режим работы

Произвести замыкание фазы А на землю включением тумблера SA4, при этом нагрузка в фазах С и В должна быть равна: СС=СВ=80 мкФ. Записать показания всех приборов и занести их в табл. 2. По данным опыта подсчитать величину R0 и также занести в табл. 2.

ВНИМАНИЕ! После окончания эксперимента 6 все тумблеры лабораторной установки должны быть поставлены

вположение “отключено”.

4.2.3.Система с изолированной нейтралью трансформатора в нормальном и аварийном режимах.

Установить с помощью тумблеров в фазах А-С симметричную нагрузку СА=СВ=СС=80 мкФ, тумблеры SA2, SA3, SA4 поставить в положение “отключено”.

7. Нормальный режим работы системы

Для указанного выше симметричного режима работы системы, включив установку пакетным выключателем SA1, записать и занести в табл. 3 ( см. Приложение) показания приборов.

8. Несимметричный режим работы системы

Установить несимметричное состояние системы: СА=50 мкФ, СВ=80 мкФ, СС=135 мкФ. Записать и занести в табл. 3 показания всех приборов.

38

9. Аварийный режим работы системы

Установить симметричное состояние системы: СА = СВ

=СС =

=80 мкФ и произвести замыкание фазы А на землю

включением тумблера SA4.

Записать и занести в табл. 3 показания всех приборов.

10. Аварийный режим при несимметричной нагрузке

Установить с помощью тумблеров в фазах А–С несимметричную нагрузку системы: СА=50 мкФ, СВ=80 мкФ, СС=135 мкФ. Записать при включенном положении тумблера SA4 показания всех приборов и занести их в табл. 3.

ВНИМАНИЕ! После выполнения эксперимента 10 все тумблеры лабораторной установки должны быть поставлены в положение “отключено”.

4.2.4.Система с нейтралью трансформатора,

Установить тумблеры в следующие положения: SA3 – “отключено”; SA2 – “включено”, SA4 – “отключено”, что означает ввод в систему катушки индуктивности Lк.

11. Нормальный режим работы системы

Установить симметричное состояние системы: СА = СВ

=СС =

=50 мкФ. Аналогично опыту 1 измерить напряжение на

фазах и в нулевом проводе, а также ток в фазах и через катушку индуктивности и занести в табл. 4 ( см. Приложение).

39

12. Аварийные режимы работы системы

По окончании опыта 11 не выключая стенд пакетным выключателем SA1 произвести замыкание фазы А на землю тумблером SA4.

Записать и занести в табл. 4 показания всех приборов.

13. Аварийные режимы работы системы при компенсации емкостных токов на землю

а) Установить симметричное состояние системы: СА = СВ = СС= = 80 мкФ.

Аналогично предыдущему эксперименту произвести замыкание тумблера SA4 и записать показание всех приборов в табл. 4.

Отключить катушку индуктивности от земли тумблером SA2 (тумблер SA4 не отключать). Записать и занести в табл. 4 показания всех приборов. После чего SA1 отключить.

На основании предыдущих измерений, зная величину Rk (по паспортным данным стенда), подсчитать индуктивность катушки Lk, воспользоваться формулой (1.9), результат записать в табл. 4.

б) Установить симметричное состояние системы СА = СВ

=СС =

=135 мкФ.

Аналогично эксперименту 12 произвести, при включенных SA4 и SA2, включение стенда в работу пакетным выключателем SA1. Записать и занести в табл. 4 показания всех приборов.

в) Отключить катушку индуктивности от земли тумблером SA2 (тумблер SA4 не отключать). Записать и занести в табл. 4 показания всех приборов.

Сравнить результаты измерений напряжений и токов в фазах по показаниям V1, V2, V3, A1, A2, A3, A4 для симметричных нагрузок равных 50, 80 и 135 мкФ при

40