Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

621.311 № 3494

П 801

Производство электроэнергии

Методические указания к выполнению лабораторных работ № 5  8

для студентов факультета энергетики

всех форм обучения

НОВОСИБИРСК

2008

УДК 621.311.002(076.5)

П 801

Составители:

канд. техн. наук, доцент В.И. Ключенович (работы 5, 7),

канд. техн. наук, доцент Г.А. Сарапулов (работы 6, 8),

канд. техн. наук, доцент Г.М. Глазырина (работа 6).

Рецензент канд. техн. наук, доцент Н.В. Щеглов

Работа выполнена на кафедре электрических станций

© Hовосибиpский государственный технический университет, 2008   

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. Ограничение токов короткого замыкания 5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6. Оперативные переключения в схемах распределительных устройств 19

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7. Знакомство с конструкциями высоковольтных аппаратов 30

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. Схемы дистанционного управления выключателями 52

Список литературы 74

Введение

Каждая лабораторная работа рассчитана на четыре часа самостоятельной внеаудиторной работы студентов, в течение которых студент должен изучить материал, относящийся к указанной теме, не только по данному методическому пособию, но и по указанной в работе литературе, и четыре часа аудиторных занятий в лаборатории электрических станций. С целью и содержанием лабораторной работы студенты должны ознакомиться заранее, чтобы с наибольшим эффектом использовать время, отведенное для ее проведения.

К предстоящей лабораторной работе кроме теоретической подготовки студентам необходимо иметь составленный заранее протокол-отчет.

К работе допускаются студенты, защитившие предыдущую работу и представившие по ней оформленный отчет.

Лабораторная работа № 5 Ограничение токов короткого замыкания

Цель работы  знакомство с методами ограничения токов короткого замыкания (КЗ) и сопоставление токоограничивающего действия различных схем и устройств.

Содержание работы

1. Измерение индуктивных сопротивлений секционного и линейных реакторов, напряжений КЗ двухобмоточного трансформатора и трансформатора с расщепленной обмоткой.

2. Определение по результатам измерений коэффициента связи сдвоенного реактора и коэффициента расщепления трансформатора с расщепленной обмоткой.

3. Расчет токов КЗ и их экспериментальная проверка для схем с различными методами и средствами ограничения токов КЗ.

4. Определение расчетным и опытным путем остаточного напряжения на шинах при КЗ за простым и сдвоенным линейными реакторами.

5. Определение потери напряжения в простом и сдвоенном линейном реакторе.

1. Общие сведения

Методы ограничения токов КЗ. В мощных электроустановках токи КЗ во много раз превышают номинальные токи и могут достигать десятков, а иногда и сотен килоампер. Максимальный уровень токов КЗ для сетей напряжением 35 кВ и выше сдерживается отключающей способностью выключателей, параметрами трансформаторов, проводников и другого электрооборудования, условиями сохранения устойчивости энергосистемы, а в сетях генераторного напряжения, в сетях собственных нужд электрических станций и в распределительных сетях 6…20 кВ – параметрами электрических аппаратов, термической стойкостью кабелей, устойчивостью двигательной нагрузки [1].

Для уменьшения затрат на содержание распределительных устройств и сетей в ряде случаев применяют искусственные меры по ограничению токов КЗ. Однако это не является самоцелью и оправдано только после специального технико-экономического обоснования.

Наиболее распространенными и действенными способами ограничения токов КЗ являются [1]:

 секционирование электрических сетей;

 установка токоограничивающих реакторов;

 широкое использование трансформаторов с расщепленной обмоткой низкого напряжения;

 применение специальных токоограничивающих устройств.

Секционирование электрической сети, т.е. деление сети на части путем отказа от параллельной работы источников питания и использования естественных индуктивных сопротивлений трансформаторов и линий электропередачи, является эффективным средством, которое позволяет уменьшить уровни токов КЗ в 1,52 раза. Пример секционирования с целью ограничения токов КЗ показан на рис. 5.1,а.

а

б

в

г

Рис. 5.1. Схемы для анализа применения средств ограничения токов короткого замыкания

Когда секционный выключатель QВ включен, ток КЗ от генератора G1 проходит непосредственно к месту повреждения. Если выключатель QВ отключен, сопротивления двух последовательно включенных трансформаторов резко снижают ток КЗ по сравнению с предыдущим случаем.

Секционирование электрической сети обычно влечет за собой увеличение потерь электроэнергии в трансформаторах и линиях, а также приводит к разным уровням напряжения на секциях в нормальном режиме работы, так как распределение потоков мощности при этом может быть неоптимальным.

Расщепление обмотки низкого напряжения на две части понижающих трансформаторов собственных нужд электрических станций и подстанций применяют при мощности трансформатора 25 МВА и выше. Это позволяет увеличить сопротивление такого трансформатора в режиме КЗ в 1,52 раза по сравнению с трансформатором без расщепленной обмотки.

Для увеличения сопротивления току КЗ и, следовательно, его ограничения широко используются токоограничивающие реакторы. Реакторы служат не только для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, но и для поддержания определенного уровня остаточного напряжения на шинах при повреждениях за реакторами.

Основная область применения реакторов – электрические сети напряжением 6...10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше. При необходимости «глубокого» ограничения тока КЗ применяют специальные ограничители ударного тока [2].

В тех случаях, когда требуется значительное ограничение тока КЗ при минимальной потере напряжения в нормальном режиме, применяют специальные токоограничивающие устройства, например без-ынерционные токоограничивающие устройства (БТУ). Сопротивление БТУ в нормальном режиме приближается к минимально возможному благодаря компенсации индуктивности реактора последовательно включенной емкостью. При КЗ емкость закорачивается и ток КЗ ограничивается значительным сопротивлением нескомпенсированного реактора.